Expertise métallurgique – Cas concret N°1

Report
L’EXPERTISE METALLURGIQUE
Albaret Sainte Marie
Le 6 Juin 2012
SOMMAIRE
Introduction
I – Présentation du groupe Bureau Veritas
II – Présentation de Bureau Veritas Laboratoires.
III – Expertise métallurgique – Exemples d’analyses de pièces
rompues.
Conclusion
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I – Présentation du groupe Bureau Veritas
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Notre métier depuis 1828
A travers nos 7 métiers, nous vérifions la conformité et améliorons les performances de nos
clients dans les domaines de la Qualité, la Sécurité, l’Hygiène-Santé, l’Environnement et la
Responsabilité Sociale
Marine ► Evaluation de conformité des navires et équipements
Industrie ► Evaluation de conformité des équipements et installations
► Tests de minéraux
Inspection & ► Inspection périodique d’équipements et installations techniques
Vérification en service
Construction ► Evaluation de conformité des bâtiments et infrastructures
Certification ► Certification des systèmes et processus de gestion en matière
de QHSE, et service d’audits seconde partie
Biens de ► Tests, inspection et certification de biens de consommation
Consommation
Services aux ► Services pour faciliter les échanges commerciaux, inspection
Gouvernements &
de produits de commodités et tests
Commerce International
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Bureau Veritas, un réseau international
EMEA (1)
France
Asie-Pacifique
Amériques
 360 bureaux,
et 110 laboratoires
 178 bureaux et
10 laboratoires
 210 bureaux
et 110 laboratoires
 200 bureaux,
et 100 laboratoires
 13,100 employés
 7,300 employés
 16,700 employés
 10,800 employés
 22 pays
 30 pays
 87 pays
Plus de 900 implantations et 330 laboratoires dans 140 pays
(1) EMEA comprend :
• Europe – hors France
• Moyen-Orient
• Afrique
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Chiffres à fin 2010
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Bureau Veritas en chiffres
Évolution du nombre d’employés
Evolution du chiffre d’affaires
2929
3 000
2648
2549
40,053
39,067
47,969
2008
2009
2010
33,018
26,207
2 500
2067
Revenue (€m)
2 000
1846
1647
1422
1283
1145
1012
1 500
1 000
2007
Répartition du chiffre d’affaires
850
619
500
2006
695 722
Les Amériques
22,5 %
455
Asie Pacifique
35 %
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
0
France
15,5 %
* EMEA comprend :
• Europe – hors France
• Moyen-Orient
• Afrique
EMEA*
27 %
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II – Présentation de Bureau Veritas Laboratoires
Une expertise des matériaux au service des industriels
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Bureau Veritas Laboratoires en quelques chiffres
► Filiale à 100% de Bureau Veritas
France
2
► 12 M€ de CA en 2011
2
3
► 120 personnes
► Reconnaissances



Certification ISO 9001
Accrédité Cofrac Essais
et PRI NADCAP
Agrément Crédit Impôt Recherche
► Synergie avec les implantations
industrie en proximité
4 laboratoires
35 Implantations Industrie
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Pour vos matériaux, équipements et installations
à tous les stades de vie
NOS PRESTATIONS
► Essai des matériaux métalliques
 Chimie et Microanalyses
 Essais mécaniques
 Métallographie
 Vieillissement
Approvisionnement
► Expertise, analyse de défaillance
 Avarie : dégradation, rupture
 Corrosion
► Essai des polymères et composites
 Essais mécaniques
 Physico-chimie
 Propriétés électriques
 Vieillissement
► Mesure des émissions COV et odeurs
► Suivi des fournisseurs
 Audit selon NF EN 17025
 Qualité des matériaux et procédés
► Suivi en service matériaux / procédés
 Bains de traitement
 Propreté
 Analyse d’huiles de transformateurs…
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Fabrication
Mise en œuvre
Bureau Veritas
Laboratoires
Exploitation
Usage
Conception
Fin de vie
Recyclage
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Nos marchés
Pourcentage du chiffres d'affaires par marché
Fabricants d'équipements Industriels
Process
Fabricants
d'équipements
Industriels
33%
Fabricants aéronautique et espace
Process
12%
Energie
Fabricants
Aéronautique
et Espace
12%
Services
Distributeur
Travaux de Construction
Automobile
Matériaux de construction
Energie
10%
Matériaux de
construction
2%
Services
6%
Automobile Travaux de
Construction
3%
6%
Distributeur
6%
Transport
Immobilier
Banques et assurances
Recyclage déchets et eau
Pétrole et Gaz
Electronique
Santé
Marine
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Divers
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Reconnaissances : certification, accréditation et agréments
Certification
Accréditations
ISO 9001:2008
N° 1-0036
N° 1-1990
N° 1-2055
Portées sur
www.cofrac.fr
Agréments clients
Agrément Crédit Impôt Recherche (CIR) :
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche
Exemple d’assistance technique à
la recherche et développement :
…
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•Choix de matériaux métalliques,
polymères et composite
•Vieillissement accéléré
•Résistance à la corrosion
•Validation de fournisseurs ou de
produits…
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Le laboratoire de Saint-Ouen l’Aumône
► 4 724 k€ de CA en 2010
► 40 personnes
► Domaines

Métallurgie : essais mécaniques, chimiques et examens des structures

Mesure des émissions des matériaux et odeurs

Analyse d’huile et diagnostic de transformateurs
► Principaux marchés

Aéronautique

Energie

Industrie

Produits de la construction
► Les savoir-faire spécialisés

Dissection de pièces et qualification des matériaux et procédés

Suivi périodique de bains de traitement

Détermination des causes et origines des défaillances et préconisations
associées
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Le laboratoire de Pessac
► 1 940 k€ de CA 2011
► 18 personnes
► Domaines

Métallurgie

Polymères et composites

Expertises d’avarie, analyses de défaillance
► Principaux marchés

Aéronautique

Industrie

Marine
► Les savoir-faire spécialisés

Caractérisation microstructurale et microanalyse X EDS et WDS

Fractographie


Datation de fissures

Eprouvettes d’essais mécaniques

Comptage de stries…
Caractérisations chimique, mécanique et électrique des polymères et composites
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BUREAU VERITAS Laboratoires PESSAC
Le Laboratoire Matériaux Métalliques de Pessac
► Effectifs

18 personnes
► Budget 2012 : 2 200 k€
► Savoir faire :



Caractérisation microstructure / microanalyse (MEB/EDS, WDS) (membre
commission AFNOR X21A, analyse par microfaisceaux d’électrons),
Essais & Etudes sur matériaux et procédés métallurgiques et composites
Fractographie (Datation fissures, Eprouvettes d’Essais Mécaniques,
Comptage de stries)

Expertises d’avaries sur matériaux métalliques et composites

Conseil, audits fournisseurs aéronautiques
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Nos moyens de préparation métallographique
► Moyens de découpe (scies à ruban et à fil, micro-tronçonneuse)
► Enrobage à chaud et à froid
►Bancs de polissage manuels et semi-automatique,
► Bancs d’attaque (chimique, électrolytique)
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Nos moyens d’observation et d’essais
► Banc macrographique
► Microduromètre
► Microscopes optiques (droit et inversés : 8)
Analyse d’Image (AnalySIS)
► MEB / EDS x 4 (1 W, 3 FEG)
► Microsonde électronique (SX100)
► Radiographie µ Foyer
(160 kV, détection de défauts de 3 ou 4 µm)
►Tomographie X
►Et des moyens spécifiques aux matériaux
organiques (DSC, ATG, IRTF, …)
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Et le support des moyens d’essais de l’Agence Laboratoire
► Essais mécaniques :
•
•
•
•
•
Traction
Fatigue
Flexion par choc
Fluages (rupture + allongement)
Dureté et microdureté HV, HB, HRc
► Analyse Chimique :
•
•
•
Spectrométrie Plasma, ci-contre
Spectrométrie par étincelle et par fluorescence X,
Analyseur spécifique de gaz dans les métaux (Hydrogène,
Carbone, Soufre, Oxygène, Azote).
► Vieillissement accéléré :
•
•
•
Enceintes de brouillard salin, ci-contre
Enceinte Kesternich
Enceintes climatiques (chaleur, humidité, UV)
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III – Expertise métallurgique – Exemples d’analyses de
pièces rompues
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III – Expertise Métallurgique – « Définition »
► Définition :
Caractériser et identifier l’origine de l’avarie.
1 ou plusieurs hypothèses possibles.
préconisation de solutions…
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III – Expertise métallurgique – Représentation
schématique
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
► Objet : Rupture d’un tendeur d’ancrage.
► Echantillon transmis : Tendeur d’ancrage CdG TA15B rompu sur la ligne
225 kV AMARGUE-AMIENS Z ARGOEUVES. Rompu le 25/04/10.
► But de l’expertise : Déterminer les causes probables à l’origine de la
rupture.
► EXECUTION DE L’EXPERTISE
:
► 1°)
Analyse morphologique de la rupture (Meb)
► 2°)
Analyse de composition chimique.
► 3°)
Examen métallographique sur coupe passant par le plan de rupture.
► 4°)
Mesures de dureté Vickers à partir de la préparation métallographique.
► 5°)
Essai de traction à température ambiante.
► 6°)
Synthèse des résultats obtenus - Conclusions.
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
►ETAPE INITIALE : LOCALISATION DES RUPTURES.
Partie A
Partie B
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
►ETAPE 1 : ANALYSE MORPHOLOGIQUE DE LA RUPTURE
Aspect macrographique de la rupture
Partie A
Partie B
Zone 2
Zone 1
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III – Expertise – Cas concret N°1
FATIGUE
Lignes d’arrêt
Sollicitations
dynamiques =
Flexion plane répétée
+ traction
Amorçage
Empreinte
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
Aspect micrographiques des stries de fatigue.
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
Aspect macro-fractographique de la zone d’amorçage :

Aspect granuleux du revêtement zingué

Empreinte
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
Aspect macrographique des filets après dézingage :

Présence de nombreuses écailles.

Certaines écailles désolidarisées
Empreintes.
Zinc
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
Aspect macrographique des filets après dézingage :
Ecaille
prête à
se
décoller
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
Aspect macrographique de la zone d’amorçage (après dézingage).
Site d’amorçage localisé au niveau d’1 empreinte
Initiation à 1 extrémité empreinte…
Point d’accroche de l’écaille ?
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III – Expertise – Cas concret N°1
Aspect macro et micro-graphique de la zone de rupture finale.

inclinée à 45 °

faible étendue du faciès (zone 2)

morphologie majoritairement brutale ductile à cupules.
pas surchargé en service.
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
► ETAPE 2 : ANALYSE DE COMPOSITION CHIMIQUE DE L’ACIER
•Nuance annoncée :
non communiquée.
•Nuance
correspondante :
s’apparente à un acier
type XC 38 selon la
norme NF A 35-551 de
Septembre 1966 périmée).
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II – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
► ETAPE 3 : EXAMENS METALLOGRAPHIQUES SUR COUPE
PASSANT PAR LA ZONE D’AMORÇAGE
Découpe / Prélèvement
Enrobage
Polissage
Analyses sur
microscope optique
avec et sans attaque
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
► Présence d’écailles (ou empreintes) sur tous les filets.
► Bord de rupture
écrouissage marqué.
► Microstructure : ferrito-perlitique à grains équiaxes.
Macrostructure et Microstructure au niveau de la zone d’amorçage
Bord de rupture
Résidus
d’écaille
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
Microstructure sur le bord de rupture, au niveau de la zone
d’amorçage : Présence d’écailles.
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
► ETAPE 4 : MESURES DE DURETE VICKERS


Mesurées à partir de la préparation métallographique sous une charge
de 5 Kgf.
HV5 = 168 – 174 – 167.
Moyenne HV5 = 169,7 ≈ 170.
Absence de valeurs de référence.
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III – Expertise – Cas concret N°1
► ETAPE 5 : ESSAI DE TRACTION A TEMPERATURE AMBIANTE
Norme d’essai : NF EN 10002-1
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III – Expertise métallurgique – Cas concret N°1
► ETAPE 6 : SYNTHESE DES RESULTATS / CONCLUSIONS


Rupture par fissuration progressive (fatigue)
Mauvais état des filets
présence de nombreuses écailles matière (
usinage mal maîtrisé -mauvais affûtage de l’outil). Zingage réalisé par
dessus.
Identification précise du site d’amorçage sur 1 empreinte

Analyse de composition chimique : acier type XC 38

Microstructure : type ferrito-perlitique (état normalisé).


Examen des surfaces des filets (vers amorçage notamment) :
existence d’écailles.
Caractéristiques mécaniques (traction+duretés) : en accord avec les
structures observées.
RUPTURE LIEE A mauvaise qualité d’usinage des filets.
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III – Expertise métallurgique : Cas concret N°2
► Objet : Expertise d’un bloc hydraulique fissuré.
► Démarche générale :

Etape N°1 :
- Ouverture de la (ou des) fissures.
- Examen visuel et à la loupe binoculaire du faciès.

Etape N°2 :
Caractérisation du faciès de rupture au MEB :
- Définition du mode de rupture (fatigue, brutale, etc…)
- Localisation et caractérisation du (des) sites d’initiation.

Etape N°3 :
Examen métallographique sur coupe.
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III – Expertise métallurgique : Cas concret N°2
► CND : 3 criques identifiées :

2 dans puit du filtre

1 dans vanne de mode
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III – Etape N°1 : Ouverture des fissures et Localisation
des zones d’amorçages
Fissures dans puit du filtre
Avant ouverture
Après ouverture
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III– Etape N°1 : Ouverture des fissures et Localisation
des zones d’amorçages
Fissures dans vanne de mode
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42
III – Etape N°2 : Caractérisation du faciès de rupture au MEB
Définition du mode de rupture
Exemple d’analyse d’une fissure dans puit du filtre
MODE DE RUPTURE : Fissuration progressive (Fatigue)
Mesure de la distance interstries (estimation)
Nombre de cycles endommageant
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III – Etape N°2 : Caractérisation du faciès de rupture au MEB
Localisation du site d’amorçage
Exemple d’analyse d’une fissure dans puit du filtre
Localisation du site
d’amorçage sur
intermétalliques
oxydés
Identification de
« cavités » (lié à
l’ébavurage
électrochimique)
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III – Etape N°3 : Examen métallographique sur coupe.
Identification des cavités dues à ébavurage électrochimique
Profondeur : 20 µm
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III – Synthèse des résultats – Conclusions
► Synthèse


Fissuration par fatigue initiée à partir de discontinuités géométriques
(augmentation locale de contraintes par effet d’entaille)
Les discontinuités géométriques se sont formées par attaque chimique des
composés intermétalliques lors de la préparation avant anodisation
(décapage, ébavurage électrochimique).
► Préconisations

Optimisation de la préparation avant anodisation

Mise en place d’une procédure de suivi des bains
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III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► LANCE D’INCENDIE
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III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► BLOC d’INJECTION
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48
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► FISSURATION CULASSE ET BLADE CARRIER
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49
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► FISSURATION CULASSE ET BLADE CARRIER
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50
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► Cas atypiques : FLACON DE PARFUM - Particules dans pompe
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51
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► Cas atypiques

Corrosion de boîtes de Soda sur porte-conteneur
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52
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► Cas atypiques

Objet exogène présent dans un poisson (supermarché)
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53
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► EXEMPLES DIVERS : Cas atypiques

Expertise judiciaire pour la gendarmerie
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54
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► Cas atypiques

Expertise judiciaire sur le BAGALED BREIZH
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55
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► Cas atypiques

FABERGE ou PAS ?
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56
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
► Cas atypiques

Plus près de toi mon Dieu…
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57
III - Expertises métallurgiques – Exemples divers
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CONCLUSION GENERALE
« Même si nous sommes capables d’appréhender quelques clés
objectives qui fonderont notre action, le risque subsistera toujours
car l’incertitude est constitutive de notre monde »




L’expertise est nécessaire à l’obtention d’informations afin de décider,
non pas en toute connaissance de cause, mais de la manière la plus
objectivement fondée que possible.
Elle permet d’apporter, à un décideur, un avis contenant, du vrai, du
démontré, du probable, du possible, du vraisemblable et aussi du doute.
L’expertise n’a de raison d’être que dans la qualité du résultat.
Le degré de fiabilité de l’expertise passe par la bonne maîtrise de son
processus de conduite et donc par une démarche cohérente et
structurée.
BUREAU VERITAS Laboratoires PESSAC – Présentation de cas d’expertise
59
Merci de votre attention.
BUREAU VERITAS Laboratoires PESSAC – Présentation de cas d’expertise
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© - Copyright Bureau Veritas
BUREAU VERITAS Laboratoires PESSAC – Présentation de cas d’expertise
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